|
2. 가스 및 불꽃
1) 산소
- 산소는 공기와 물의 주성분으로 지구상에 널리 존재하고 있다.
- 1432년 영국의 프리스틸리 및 스웨덴의 셀에 의해 발견되었다.
- 그 후 프랑스의 화학자 라부아지에 의해 산소라고 명명되었다.
a. 성 질
ㄱ.무색, 무미, 무취의 기체로 비중 1.105, 비등접 -182℃, 용융점 -219℃로 공기보다는 약간 무겁다.
ㄴ.액체 산소는 연한 청색을 띤다.
ㄷ.산소 자체는 연소하는 성질이 없지만 다른 물질의 연소를 돕는 조연서의 기체이다.
ㄹ.금, 백금, 수은 등을 제외한 모든 원소와는 화합 시 산화물을 만든다.
ㅁ.타가 쉬운 기체와 혼합 시 점화하며 폭발적으로 연소한다.
ㅂ.-119℃ 50기압 이상 압축하면 담황색의 액체로 된다.
ㅅ.1L의 중량은 0℃, 0.098MPa에서 1,429g으로 공기보다 무겁다.
2) 아세틸린
a. 카바이드- 아세틸린 원료인 카바이드는 석회와 석탄 또는 코스크를 56:36의 중량비로 혼합한것을 전기로에 넣어
약3000℃의 고온으로 가열 시켜 만든다.
b. 카바이드 성질
ㄱ.순수한 것은 무색 투명하다.
ㄴ.시판되고 있는 것은 분순물이 포함되어 있어 회색 또는 회흑색을 띤다.
ㄷ.경도가 매우 크다.
ㄹ.비중은 2.2~2.3이다.
ㅁ.순수한 카바이드는 이론적으로 1kg당 348L의 아세틸렌 가스를 발생시킨다.
ㅂ.카바이드를 물과 접촉하면 쉽게 아세틸렌 가스가 발생하고 백색의 소석회 가루가 남는다.
c. 아세틸렌의 제조 방법ㄱ.카바이드법
ㄴ.탄화수소의 열분해법
ㄷ.천연가스의 부분 산화법
d. 아세틸렌 가스의 성질- 아세틸렌의 구조식은 HC≡CH로 표시하며 분자 내의 삼중결합을 갖고 있는 불포화 탄화수소이다.
ㄱ.순수한 것은 무색, 무취의 기체이다.
ㄴ.인화수소, 유화수소, 암모니아와 같은 불순물을 포함하고 있기 때문에 악취가 난다.
ㄷ.비중은 0.906으로 공기보다 가볍고 15℃, 1기압에서의 아세틸렌 1L의 무게는 1.176g이다.
ㄹ.공기를 충분히 공급하면 밝은 빛을 내며 탄다.
ㅁ.각종 액체에 잘 용해 되고 보통 물에 대해서는 같은 양을 석유에는 2배, 벤젠에는 4배, 알콜올에서는 6배,
아세톤에서는 25배 용해된다. 아세톤에 잘 녹는 성질을 이용하여 용해 아세틸렌을 만들어서 용접에 이용하고 있다.
ㅂ.아세틸렌을 500℃ 정도의 가열된 철관에 통과시키면 3분자가 중합 반응을 일으켜 벤젠이 된다.
ㅅ.아세틸렌을 800℃에서 분해시키면 탄소와 수소로 나누어지고 아세틸렌 카본 블랙이 된다.
e. 아세틸렌 가스의 폭발성
ㄱ.온도 : 아세틸렌 가스는 매우 타기 쉬운 기체로 온도가 406~408℃에 달하면 자연 발화하고
505~515℃가 되면 폭발한다. 산소가 없더라도 780℃ 이상이 되면 자연 폭발한다.
ㄴ.압력 : 아세틸렌 가스는 15℃에서 2기압 이상의 압력을 가하면 폭발의 위험이 있고, 위험 압력은 1.5기압이다.
ㄷ.혼합 가스 : 아세틸렌 가스는 공기, 산소등과 혼합될 때에는 더욱 폭발가능성이 심해진다.
아세틸렌15%, 산소85% 부근이 가장 폭발할 위험이 크다.
아세틸렌 가스가 인화수소를 함유하고 있을 때는 인화수소는 자연 폭발을 일으킬 위험이 있는데
인화수소 함량이 0.02%이상 이면 폴발성을 갖게 되며 0.06%이상인 경우에는 대체로
자연발화하여 폭발한다.
ㄹ.외력 : 압력이 가해져 있는 아세틸렌 가스에 마찰, 진동, 충격등과 같은 외력이 작용하면 폭발할 위험이 있다.
ㅁ.화합물 생성 : 아세틸렌 가스는 구리, 구리합금(구리62%), 은, 수은등과 접촉을 하면 이들과 화합하여 120℃ 부근에서
폭발성이 있는 화합물을 생성한다. 그러므로 가스연결구나 배관에 사용해서는 안된다.
f. 아세틸렌 가스의 청정 벙법
ㄱ.물리적인 청정 방법 : 수세법, 여과법
ㄴ.화학적인 청정 방법 : 페라톨, 카탈리졸, 플랑크린
g. 아세틸렌 가스의 장점
ㄱ.가스 발생 장치가 간단하다.
ㄴ.연소 시 고온의 열을 얻을 수 있고, 불꽃의 조절이 용이하다.
ㄷ.발열량이 대단히 크다.
ㄹ.아세톤에 용해된 것은 순도가 높고 매우 안전하다.